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当下低能核结构领域不可思议的困境(2)球形核存在么?

已有 1665 次阅读 2021-6-3 09:44 |个人分类:心智之旅|系统分类:科普集锦

       一谈到新物理,很多人都会想到粒子物理领域。在我看来,粒子物理学家是物理学研究领域最会讲故事的人。他们很多人都喜欢写科普,向普通人解说粒子物理学在过去一百年间所创造的辉煌。连带着的,也意味着粒子物理学领域必然会有一个更加辉煌的未来,所以需要更多的人以及更多的投入。自从标准模型诞生,并且被不断验证以后,粒子物理学家就开始非常热衷于新物理,给年轻的一代展现巨大的科研前景。如果新物理被你发现,那么就一定是诺贝尔奖级的工作。

        对于粒子物理领域,我是没有发言权的,只是觉得科学研究终归是要带来新的想法的,而且最好性价比能高一些。相对于粒子物理学,同样古老的原子核物理要沉闷的多得多。可能核物理学家不是做实验,就是沉迷于大型的模型计算,而且也实在讲不出核结构究竟有什么特别抓眼球的地方。讨论每个问题的背后都是大量的计算细节,也不是普通老百姓喜欢爱看的东西。除了核能这些还可能有些亮点,毕竟和鼎鼎大名的爱因斯坦老先生和原子弹联系在了一起。

        核结构研究领域充满着老气横秋,这个领域的科学家也基本上都让人感觉很古板。我的研究做的很一般,但是却有三个方向,核结构、量子光力学和后选择弱测量,所以我能更好的感受老的研究方向和新的热点方向之间的差别,尤其是在做学术报告的会议上。量子光力学讨论的内容可能三年前的就已经过时了,但是核结构三十年前讨论的内容可能现在才开始引起更多人的关注。一些核结构中更专业的研究方向,可能文献也就一二十篇,所以引用也是惨不忍睹。

        所以在核结构领域谈新物理,不要说核结构以外的科学家,就是这个领域的研究者很多其实也是非常意外的。对于一些发生的事情,他们可能偶尔听说过,但是可能从来没有认真的关注过。今天的核物理研究方向非常多,但是讨论的内容繁琐和芜杂,所以一个领域可能就十几个,甚至一两个研究者,不同的小方向之间彼此都无法理解对方在说些什么。这个和今天热点的量子信息领域完全不同,更不用说超热的拓扑物理了。

        我们回到低能核结构新物理的主题上。自从壳模型和几何模型建立以后,一个关键的问题就是如何理解单粒子行为向集体模式的转化,这是核结构研究的核心问题。在几何模型诞生以后,由于这个模型的一些解,以及当时的低能激发实验的能谱,所以核结构物理学家都相信,向集体模式转换的时候,首先会出现球形核,他们具有振动谱。我没有进行过详细的考古。但是刚开始的时候,应该是就认为原子核是球形的,随后形变的观念的出现就给了诺贝尔奖。

        在原子核的形状上,球形和形变是两种一直在竞争的观念。很多年来,普遍的观念就是,从幻数核开始,到远离幻数核,首先出现的是球形核,然后发生形变,最后是形变核,最常见的是长椭球的原子核。这种观念在今天实际上也支配着大部分低能核结构物理学家的思想和他们的研究。

        这种观念,尤其是球形核的想法,过去20年,开始被Heyde、Wood、Yates、Garrett等人用详细的实验数据所否决,一场原子核结构领域的新观念的转变正在发生。

         最后说一下当下的困境。Garrett等人的工作没有谁专门反对过,但是也很难说被完全的支持。因为如果低能核结构学家们反对球形核观念的话,可能当下的核结构研究都没有进行的必要了。所以造成了一种鸵鸟的研究心态,为了进行已经就非常少的核结构研究,原子核究竟是不是球形的,还是先把它放一边吧,       


    (球形核为什么不存在,请看下回继续)   

      



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2 张珑 王安良

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